JP2007238805A - Rubber composition - Google Patents

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正和 竹内
Satoshi Mihara
諭 三原
Makio Mori
麻樹夫 森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rubber composition having improved reinforcing property and abrasion resistance. <P>SOLUTION: This rubber composition comprising (a) a dienic rubber, (b) silica, and (c) a sulfur-containing silane coupling agent is characterized in that, before the dienic rubber, the silica, and the a sulfur-containing silane coupling agent are kneaded, the dienic rubber is preliminarily kneaded with (d) disodium hexamethylene-1,6-bis(thiosulfate) dihydrate represented by formula : NaO<SB>3</SB>S-S-(CH<SB>2</SB>)<SB>6</SB>-S-SO<SB>3</SB>Na 2H<SB>2</SB>O at a temperature of 100 to 140°C in an amount of 0.1 to 10 pts.wt. per 100 pts.wt. of the dienic rubber. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ゴム組成物に関し、より詳細には、補強性及び耐摩耗性を向上させたゴム組成物に関する。   The present invention relates to a rubber composition, and more particularly to a rubber composition having improved reinforcement and wear resistance.

従来、ゴム用補強充填剤としては高い補強性及び耐摩耗性を有するカーボンブラックが使用されているが、近年の省エネ、省資源、環境問題への取り組みなどの社会的要請下、特に自動車の燃料消費節約のために、シリカを配合することが知られており、ゴム組成物へのシリカ配合により、転動抵抗軽減の他、ウェット性能が向上するという利点がもたらされる。しかしながら、シリカは、ゴム分子に対する親和性が小さいため、カーボンブラックと比較して補強性や耐摩耗性という点で劣る。そこで、カーボンブラックのような高い補強性及び耐摩耗性を得ることを目的として、シリカの分散性及び加工性を向上させるために、シリカを配合したゴム組成物には、一般的にシランカップリング剤が併用されている。しかし、単純にシリカ及びカーボンを同時に混合した場合、カーボンとゴムは充分な接触及び反応が起こり充分な混合を促進するがシリカとは充分ではなく、シリカの分散不良を引き起こし充分なシリカの特性が生かされなかった。かかる問題を解決すべく、従来から種々の提案があるが、いずれも実用上満足のいくものとは言えないのが実情である。   Conventionally, carbon black having high reinforcement and wear resistance has been used as a reinforcing filler for rubber. However, in recent years, there has been a social demand for energy saving, resource saving, environmental problems, etc. In order to save consumption, it is known to add silica, and the addition of silica to the rubber composition provides the advantage of improving wet performance in addition to reducing rolling resistance. However, since silica has a low affinity for rubber molecules, it is inferior in terms of reinforcement and wear resistance compared to carbon black. Therefore, in order to improve the dispersibility and workability of silica for the purpose of obtaining high reinforcement and wear resistance such as carbon black, rubber compositions containing silica are generally used in silane coupling. Agents are used in combination. However, when silica and carbon are simply mixed at the same time, the carbon and rubber are sufficiently contacted and reacted to promote sufficient mixing, but the silica is not sufficient, causing poor silica dispersion and sufficient silica characteristics. It was not alive. Various proposals have heretofore been made to solve this problem, but none of them are satisfactory in practice.

ジエン系ゴム組成物の加工速度を増大させるために、チオ硫酸ナトリウムを添加することが提案されており(特許文献1)、さらに、ゴムの耐熱老化性及び接着性を向上させるために、補強充填剤としてカーボンブラックを配合したゴム組成物に、下記式:
NaO3S−S−(CH26−S−SO3Na・2H2
により表されるヘキサメチレン−1,6−ビス(チオ硫酸)二ナトリウム・二水和物(以下、「HTS」という)を配合することが提案されているが(特許文献2)、補強充填剤としてシリカを含むゴム組成物を配合する際に、シリカとシランカップリング剤をゴム成分に配合する前にHTSをゴム成分に均一に配合することによって、HTSの配合後に添加されるシリカの分散性を高め、その結果得られる加硫済みゴム組成物の補強性及び耐摩耗性を向上させることはこれまで提案されていない。
In order to increase the processing speed of the diene rubber composition, it has been proposed to add sodium thiosulfate (Patent Document 1), and in order to improve the heat aging resistance and adhesiveness of the rubber, reinforcement filling In the rubber composition containing carbon black as an agent, the following formula:
NaO 3 S—S— (CH 2 ) 6 —S—SO 3 Na.2H 2 O
It is proposed to blend hexamethylene-1,6-bis (thiosulfate) disodium dihydrate (hereinafter referred to as “HTS”) represented by (Patent Document 2), but a reinforcing filler Dispersibility of silica added after blending HTS by blending HTS uniformly into rubber component before blending silica and silane coupling agent into rubber component when blending a rubber composition containing silica as It has not been proposed so far to improve the reinforcement and wear resistance of the resulting vulcanized rubber composition.

特開平9−118784号公報JP-A-9-118784 特開平10−195237号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-195237

本発明が解決しようとする課題は、上記の従来技術の欠点に鑑み、シリカの分散性を高め、それにより補強性及び耐摩耗性を向上させたシリカ含有ゴム組成物を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a silica-containing rubber composition in which the dispersibility of silica is enhanced in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, thereby improving the reinforcement and wear resistance.

本発明者は、HTSの反応性、すなわち、HTSが120℃程度で熱分解して結合水を放出するという反応性に着目して、シリカ含有ゴム組成物の製造において、ジエン系ゴムにシリカとシランカップリング剤を配合する前に、HTSを予めジエン系ゴムと所定の温度で混練してHTSを分解させると、シリカの分散性が向上し、その結果、補強性及び耐摩耗性が向上したシリカ含有ゴム組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。ジエン系ゴムにシリカとシランカップリング剤を配合する前に、HTSとジエン系ゴムを100〜140℃の温度で混練すると(以下、この混練物を第1混練物と呼ぶ)、この温度範囲でのHTSの分解により放出された水(以下、「HTS由来の水」という)は第1混練物中にほぼ均一に分散した状態で存在し、その後、第1混練物にシリカ及びシランカップリング剤を配合し混練りした場合に、それにより得られる混練物(以下、「第2混練物」という)の全体にわたって均一に存在するHTS由来の水がシリカとシランカップリング剤の間の反応を促進すると考えられる。さらに、HTSから結合水が脱離した後に残るヘキサメチレン−1,6−ビス(チオ硫酸)二ナトリウム塩は、シリカ及びシランカップリング剤を添加した後の加熱工程及び加硫剤を添加した後の加硫工程で熱分解してジラジカル・S−(CH26−S・となり、ゴム分子間に対して架橋剤として作用すると考えられる。HTS由来の水は、シランカップリング剤のアルコキシシラン基を加水分解してシラノール基に変換し、生成したシラノール基がシリカと反応すると考えられる。水を単独でゴム用配合剤として使用する場合には、混合工程で、ロータースリップ等の加工上の問題が生じてしまうという問題があり、また、水を極性粉体などのキャリヤーに滲み込ませて配合する場合と、揮発による減損等のために配合前の原料品質の管理が困難になるという問題がある。本願発明におけるように、水が結合水として特定の分子に結合された状態で予めゴム成分と混練される場合には、かかる問題を生じずに、ゴム組成物の配合を容易に行なうことができる。 The present inventor paid attention to the reactivity of HTS, that is, the reactivity that HTS is thermally decomposed at about 120 ° C. to release bound water, and in the production of the silica-containing rubber composition, the diene rubber is combined with silica. Before compounding the silane coupling agent, HTS was previously kneaded with diene rubber at a predetermined temperature to decompose the HTS, thereby improving the dispersibility of the silica, resulting in improved reinforcement and wear resistance. The inventors have found that a silica-containing rubber composition can be obtained, and have completed the present invention. Before blending silica and a silane coupling agent into diene rubber, HTS and diene rubber are kneaded at a temperature of 100 to 140 ° C. (hereinafter, this kneaded material is referred to as a first kneaded material). The water released by the decomposition of HTS (hereinafter referred to as “water derived from HTS”) is present in a substantially uniformly dispersed state in the first kneaded product, and then silica and silane coupling agent are added to the first kneaded product. When kneaded and kneaded, HTS-derived water that exists uniformly throughout the resulting kneaded product (hereinafter referred to as “second kneaded product”) promotes the reaction between the silica and the silane coupling agent. I think that. Furthermore, the hexamethylene-1,6-bis (thiosulfate) disodium salt remaining after the bound water is desorbed from the HTS is after the heating step and the vulcanizing agent are added after adding the silica and the silane coupling agent. It is considered that it is thermally decomposed in the vulcanization step to become diradical S- (CH 2 ) 6 -S, and acts as a crosslinking agent between rubber molecules. It is considered that the water derived from HTS hydrolyzes the alkoxysilane group of the silane coupling agent to convert it into a silanol group, and the generated silanol group reacts with silica. When water is used alone as a rubber compounding agent, there is a problem that processing problems such as rotor slip occur in the mixing process, and water is soaked into a carrier such as polar powder. And when mixed, there is a problem that it is difficult to control the raw material quality before blending due to loss due to volatilization. As in the present invention, when water is kneaded with a rubber component in the state of being bound to a specific molecule as bound water, the rubber composition can be easily compounded without causing such problems. .

本発明によれば、
a)ジエン系ゴムと、
b)シリカと、
c)硫黄含有シランカップリング剤と、
を含むゴム組成物において、前記ジエン系ゴムと前記シリカ及び前記硫黄含有シランカップリング剤とが混練される前に、前記ジエン系ゴムが、
d)前記ジエン系ゴム100重量部に対して0.1〜10重量部のHTSと予め混練されていることを特徴とするゴム組成物が提供される。
According to the present invention,
a) a diene rubber;
b) silica;
c) a sulfur-containing silane coupling agent;
In the rubber composition containing the diene rubber, the diene rubber is kneaded with the silica and the sulfur-containing silane coupling agent.
d) A rubber composition characterized by being pre-kneaded with 0.1 to 10 parts by weight of HTS with respect to 100 parts by weight of the diene rubber is provided.

本発明のゴム組成物は、その製造工程において、HTSを予めジエン系ゴムと混練した後にシリカ及びシランカップリング剤を配合することによりシリカの分散性が向上し、その結果、高い補強性及び耐摩耗性を有するという、従来にはなかった優れた利点を有するものである。   In the production process of the rubber composition of the present invention, the dispersibility of silica is improved by blending silica and a silane coupling agent after kneading HTS with a diene rubber in advance, resulting in high reinforcement and resistance. It has an excellent advantage that it has wearability, which has not existed in the past.

本発明のゴム組成物において使用されるジエン系ゴムは天然ゴム又はジエン系合成ゴムを単独で又はそれらの2種以上を組み合わせて用いることができる。本発明のゴム組成物において使用できるジエン系合成ゴムの例としては、例えば、各種のブタジエンゴム、ポリイソプレン、ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムが挙げられる。   As the diene rubber used in the rubber composition of the present invention, natural rubber or diene synthetic rubber can be used alone or in combination of two or more thereof. Examples of the diene-based synthetic rubber that can be used in the rubber composition of the present invention include, for example, various butadiene rubbers, polyisoprene, butyl rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, chloroprene rubber, and ethylene-propylene-diene copolymer rubber. Styrene-isoprene copolymer rubber and styrene-butadiene copolymer rubber.

本発明のゴム組成物において使用されるシリカは、ゴム業界で一般的に使用されているものから適宜選択することができ、その製造方法に限定されない。シリカの例としては、例えば、ケイ酸ナトリウムと硫酸及び塩類を水溶液中で反応させる湿式法や、1000℃以上の高温下で微粉無水ケイ酸粒子を生成させる乾式法により製造されたシリカが挙げられる。シリカは、好ましくは100〜300m2/gの窒素吸着比表面積(N2SA)を有する。N2SAが100m2/g未満では、充填量を高めることができるが、補強性向上効果は乏しい。N2SAが300m2/gを超えるシリカは、凝集性が高いことからゴム成分に分散させるのが困難である。なお、本明細書の記載において、「窒素吸着比表面積(N2SA)」とは、ATSM D3037に準じて測定される比表面積(単位m2/g)を意味する。シリカは、ジエン系ゴム100重量部に対して30〜120重量部で配合されることが好ましい。 The silica used in the rubber composition of the present invention can be appropriately selected from those generally used in the rubber industry, and is not limited to the production method. Examples of silica include silica produced by a wet method in which sodium silicate, sulfuric acid, and salts are reacted in an aqueous solution, and a dry method in which fine silica silicate particles are generated at a high temperature of 1000 ° C. or higher. . The silica preferably has a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 100 to 300 m 2 / g. When N 2 SA is less than 100 m 2 / g, the filling amount can be increased, but the reinforcing effect is poor. Silica with N 2 SA exceeding 300 m 2 / g is difficult to disperse in the rubber component because of its high cohesiveness. In the description of the present specification, “nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA)” means a specific surface area (unit m 2 / g) measured according to ATSM D3037. Silica is preferably blended in an amount of 30 to 120 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber.

本発明のゴム組成物は、シリカ以外の補強用充填剤を含んでもよく、かかる補強用充填剤としては、カーボンブラック、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。本発明のゴム組成物において使用できるカーボンブラックの例としては、本発明のゴム組成物がタイヤトレッド用ゴム組成物として使用される場合、タイヤトレッド用ゴム組成物で通常使用されるSAF、ISAF、HAFグレードのものが挙げられる。   The rubber composition of the present invention may contain a reinforcing filler other than silica, and examples of the reinforcing filler include carbon black, talc, calcium carbonate, aluminum hydroxide, magnesium carbonate and the like. Examples of carbon black that can be used in the rubber composition of the present invention include, when the rubber composition of the present invention is used as a rubber composition for a tire tread, SAF, ISAF, HAF grades are listed.

本発明のゴム組成物において、硫黄含有シランカップリング剤は、使用されるシリカのタイプに応じて、ゴム業界で一般的に使用されているものから適宜選択することができる。本発明のゴム組成物において使用できる硫黄含有シランカップリング剤の具体例としては、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシラン、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリエトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリメトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィドなどが挙げられる。硫黄含有シランカップリング剤は、1種で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。硫黄含有シランカップリング剤の配合量は、上記シリカの総重量に対して1〜15重量%であることが好ましい。硫黄含有シランカップリング剤の配合量が、シリカの総重量に対して1重量%未満であると、ゴム成分中でのシリカの分散が不良となり、一方、シリカに対して15重量%を超えると、スコーチ時間が短くなるなど、加工性が低下する。   In the rubber composition of the present invention, the sulfur-containing silane coupling agent can be appropriately selected from those generally used in the rubber industry according to the type of silica used. Specific examples of the sulfur-containing silane coupling agent that can be used in the rubber composition of the present invention include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, and 2-mercaptoethyltri Ethoxysilane, 3-trimethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 2-triethoxysilylethyl-N, N-dimethylthio Carbamoyl tetrasulfide, 2-trimethoxysilylethyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazolyl tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl base Zothiazolyl tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl methacrylate monosulfide, 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate monosulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-triethoxysilylethyl) tetrasulfide Bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-trimethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) trisulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) trisulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) disulfide and the like can be mentioned. The sulfur-containing silane coupling agent may be used alone or in combination of two or more. It is preferable that the compounding quantity of a sulfur containing silane coupling agent is 1 to 15 weight% with respect to the total weight of the said silica. When the compounding amount of the sulfur-containing silane coupling agent is less than 1% by weight with respect to the total weight of the silica, the dispersion of the silica in the rubber component becomes poor, while when it exceeds 15% by weight with respect to the silica. , Scorch time is shortened and workability is reduced.

本発明のゴム組成物において使用されるHTSは、熱的に安定な架橋構造を形成することから、耐熱架橋剤として知られている。本発明のゴム組成物の製造においては、ジエン系ゴムにシリカ及び硫黄含有シランカップリング剤を混練する前に、HTSを予めジエン系ゴムに混練する。HTSは、例えばフレクシス(FLEXSYS)社から商品名DURALINK HTSで市販されている。HTSは、上記ジエン系ゴム100重量部に対して0.1〜10重量部で使用される。   HTS used in the rubber composition of the present invention forms a thermally stable cross-linked structure and is known as a heat-resistant cross-linking agent. In the production of the rubber composition of the present invention, HTS is kneaded with diene rubber in advance before kneading silica and sulfur-containing silane coupling agent with diene rubber. HTS is commercially available, for example, from FLEXSYS under the trade name DURALINK HTS. HTS is used in an amount of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber.

HTSとジエン系ゴムの混練は、ゴム組成物の混練に通常用いられている密閉型混合機やオープンロールなどの混合又は混練装置を使用して行なうことができる。例えば密閉型混合機を使用する場合には、周囲温度の混合機内にまずジエン系ゴムを投入し、その投入と同時に又はその後にHTSを投入し、ジエン系ゴムとHTSの混練を開始し、100〜140℃に上昇させ、この温度で1分間〜7分間保持して、第1混練物を形成する(以後、この時の温度を「第1混練温度」という)。その後、該混練物にシリカ及びシランカップリング剤を投入し、混合機内の温度を130〜150℃に保ち、混合機の大きさや混合機内容物の量に応じるがこの温度域でおよそ2分以上の混練を行って第2混練物を形成する。シリカとシランカップリング剤の投入時に、硫黄、加硫促進剤等の加硫剤以外の配合剤、例えばカーボンブラック、加硫助剤、老化防止剤、ワックス、可塑剤等を添加してもよい。第2混練物は、いったん混合機から排出して冷却し、次の混合ステップで、硫黄、加硫促進剤等の加硫剤と混練する。   The kneading of the HTS and the diene rubber can be performed using a mixing or kneading apparatus such as a closed mixer or an open roll that is usually used for kneading the rubber composition. For example, in the case of using a closed mixer, the diene rubber is first charged into the mixer at ambient temperature, and HTS is charged simultaneously with or after the charging, and the kneading of the diene rubber and HTS is started. The temperature is raised to ˜140 ° C. and held at this temperature for 1 to 7 minutes to form a first kneaded product (hereinafter, this temperature is referred to as “first kneading temperature”). Thereafter, silica and a silane coupling agent are added to the kneaded product, and the temperature in the mixer is maintained at 130 to 150 ° C., depending on the size of the mixer and the amount of the contents of the mixer, but at this temperature range approximately 2 minutes or more. To form a second kneaded product. When the silica and silane coupling agent are added, compounding agents other than vulcanizing agents such as sulfur and vulcanization accelerators, such as carbon black, vulcanization aids, anti-aging agents, waxes, plasticizers, etc. may be added. . The second kneaded product is once discharged from the mixer, cooled, and kneaded with a vulcanizing agent such as sulfur or a vulcanization accelerator in the next mixing step.

ジエン系ゴムにHTSを予め混練し、次いでHTSを含むジエン系ゴムにシリカ及び硫黄含有シランカップリング剤を混練し加硫して得られるゴム組成物は、ジエン系ゴムにHTSとシリカと硫黄含有シランカップリング剤を一緒に添加、混練し加硫して得られるゴム組成物と比べて、シリカと硫黄含有シランカップリング剤がジエン系ゴムに添加される前に既にHTS由来の水がほぼ均一にジエン系ゴム中に分散されているために、シリカをより均一に分散させた状態でシリカとシランカップリング剤の間の反応を進行させることができ、シリカが、その分散状態を保ったままその後の加硫反応においてゴム分子とカップリング反応することから、加硫後に得られるゴム組成物におけるシリカの分散性がより向上し、従って、高い補強性及び耐摩耗性を有する加硫済みゴム組成物が得られる。   The rubber composition obtained by kneading HTS in advance to diene rubber, and then kneading and vulcanizing silica and sulfur-containing silane coupling agent to diene rubber containing HTS is a diene rubber containing HTS, silica and sulfur. Compared to the rubber composition obtained by adding, kneading and vulcanizing the silane coupling agent together, the HTS-derived water is almost uniform before the silica and the sulfur-containing silane coupling agent are added to the diene rubber. Since the silica is dispersed in the diene rubber, the reaction between the silica and the silane coupling agent can proceed with the silica more uniformly dispersed, and the silica remains in the dispersed state. In the subsequent vulcanization reaction, it undergoes a coupling reaction with rubber molecules, so that the dispersibility of silica in the rubber composition obtained after vulcanization is further improved, and therefore, high reinforcement and Vulcanized rubber composition having a wear resistance.

本発明のゴム組成物には、上記のシリカ、硫黄含有シランカップリング剤及びHTSに加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤等の各種配合剤及び添加剤を、ゴム成分に対して一般的に使用される量で一般的な配合方法によって配合することができる。   In the rubber composition of the present invention, in addition to the above-mentioned silica, sulfur-containing silane coupling agent and HTS, various kinds of vulcanization or crosslinking agent, vulcanization or crosslinking accelerator, anti-aging agent, plasticizer, softening agent, etc. The compounding agents and additives can be compounded by a general compounding method in an amount generally used for the rubber component.

本発明のゴム組成物は、上記特性が求められる各種用途、例えば、タイヤのトレッドなどのタイヤ用部材の製造、或いは、ホース、ベルトなどのゴム製品の製造に利用することができる。本発明のゴム組成物は、高い補強性と耐摩耗性を有するために、なかでも、タイヤ用部材として好適であり、かかる特性についての要求が特に厳しいタイヤトレッド用ゴム組成物として使用できる。   The rubber composition of the present invention can be used in various applications where the above characteristics are required, for example, in the manufacture of tire members such as tire treads, or in the manufacture of rubber products such as hoses and belts. Since the rubber composition of the present invention has high reinforcement and wear resistance, it is particularly suitable as a tire member, and can be used as a rubber composition for tire treads that are particularly demanding for such characteristics.

以下に示す実施例及び比較例を参照して本発明をさらに詳しく説明するが、本発明の技術的な範囲は、これらの実施例によって限定されるものでないことは言うまでもない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples, but it goes without saying that the technical scope of the present invention is not limited by these examples.

ゴム組成物の製造
対照例
対照例については、下記表1の配合に従って、3.4リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて、ゴム、シリカ、カーボンブラック、硫黄含有シランカップリング剤、亜鉛華などの、加硫系以外の材料を5分間混合し、150℃でミキサーから放出後、室温まで冷却した。その後、再度3.4リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて5分間混合し、150℃にて放出後、オープンロールにて加硫促進剤及び硫黄を混合し、加硫済みゴム組成物を得た。
Manufacture of rubber composition
Control Example For the control example, using a 3.4 liter closed Banbury mixer according to the composition of Table 1 below, rubber, silica, carbon black, sulfur-containing silane coupling agent, zinc white, etc. Were mixed for 5 minutes, discharged from a mixer at 150 ° C., and then cooled to room temperature. Thereafter, the mixture was mixed again for 5 minutes using a 3.4 liter sealed Banbury mixer, released at 150 ° C., and then mixed with a vulcanization accelerator and sulfur with an open roll to obtain a vulcanized rubber composition. .

Figure 2007238805
Figure 2007238805

実施例1〜6
下記表2に示す量のHTSをジエン系ゴムに予め混練したことを除き、上記表1に記載の配合に従って、実施例1〜6の加硫済みゴム組成物を製造した。混練工程は以下のとおりであった:
3.4リットルの密閉式バンバリーミキサーにゴムとHTSを投入し、混練を開始し、表2に示す第1混練温度で5分間保持した後、シリカとシランカップリング剤を投入し、混合機内の温度を150℃にし、この温度で5分間混練を行って第2混練物を形成した。シリカとシランカップリング剤の投入時に、硫黄、加硫促進剤等の加硫剤以外の配合剤を添加した。第2混練物は、いったん混合機から排出して冷却し、次の混合ステップで、硫黄、加硫促進剤等の加硫剤と混練した。
Examples 1-6
Vulcanized rubber compositions of Examples 1 to 6 were produced in accordance with the formulation shown in Table 1 except that the amount of HTS shown in Table 2 below was previously kneaded with diene rubber. The kneading process was as follows:
The rubber and HTS are put into a 3.4 liter closed Banbury mixer, kneading is started, and after maintaining for 5 minutes at the first kneading temperature shown in Table 2, silica and a silane coupling agent are put into the mixer. The temperature was raised to 150 ° C., and kneading was performed at this temperature for 5 minutes to form a second kneaded product. When the silica and silane coupling agent were added, compounding agents other than vulcanizing agents such as sulfur and vulcanization accelerators were added. The second kneaded product was once discharged from the mixer, cooled, and kneaded with a vulcanizing agent such as sulfur or a vulcanization accelerator in the next mixing step.

比較例1〜5
比較例1は、ジエン系ゴム100重量部あたり1重量部のHTSをシリカ及び硫黄含有シランカップリング剤と同時に添加したことを除き、対照例と同様に製造した。比較例2は、シリカと硫黄含有シランカップリング剤をジエン系ゴムに添加した後にHTSを添加したことを除き、比較例1と同様に製造した。比較例3及び4は、ジエン系ゴムとHTSとを混合する際の温度を変えたことを除き、比較例1と同様に製造した。比較例5は、HTSの配合量を変えたことを除き、比較例1と同様に製造した。
Comparative Examples 1-5
Comparative Example 1 was prepared in the same manner as the Control Example except that 1 part by weight of HTS per 100 parts by weight of diene rubber was added simultaneously with the silica and sulfur-containing silane coupling agent. Comparative Example 2 was produced in the same manner as Comparative Example 1 except that HTS was added after silica and a sulfur-containing silane coupling agent were added to the diene rubber. Comparative Examples 3 and 4 were produced in the same manner as Comparative Example 1 except that the temperature at the time of mixing the diene rubber and HTS was changed. Comparative Example 5 was produced in the same manner as Comparative Example 1 except that the blending amount of HTS was changed.

試験法
下記実施例及び比較例により得られたゴム組成物の性能は、以下に示す各試験法により求めた。
(1)ムーニースコーチ時間:
JIS K6300に準じて、温度125℃にて粘度が5ムーニー単位上昇する時間を測定した。対照例についての値を100としたときの相対値で表した。
(2)ペイン効果:
東洋精機製作所(株)製の粘弾性スペクトロメーターを使用して、室温において初期歪10%とし、振幅を0.1〜9.5%まで0.2%毎に測定して貯蔵弾性率E’及び損失弾性率E’’を求め、Cole−ColeプロットによりE’(0)−E’’(∞)を算出した。対照例を100としたときの相対値として表した。数値が小さいほどシリカの分散性がよいことを表す。
(3)補強性:
JIS K6251に従って100%伸長時及び300%伸長時の応力を測定し、それらの比M300/M100を求めた。
(4)耐摩耗性:
ランボーン摩耗試験機(岩本製作所(株)製)を使用して荷重5kg、スリップ率、25%、時間4分、室温の条件で測定し、対照例の摩耗減量を100としたときの相対値として表した。数値が大きいほど、耐摩耗性により優れていることを示す。
これらの試験結果を下記表2に示す。
Test Methods The performance of the rubber compositions obtained in the following examples and comparative examples was determined by the following test methods.
(1) Mooney coach time:
According to JIS K6300, the time for the viscosity to rise by 5 Mooney units at a temperature of 125 ° C. was measured. It was expressed as a relative value when the value for the control example was taken as 100.
(2) Pain effect:
Using a viscoelastic spectrometer manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., the initial strain was 10% at room temperature, and the amplitude was measured every 0.2% from 0.1 to 9.5%. The loss elastic modulus E ″ was determined, and E ′ (0) −E ″ (∞) was calculated from the Cole-Cole plot. It was expressed as a relative value when the control example was 100. The smaller the value, the better the dispersibility of the silica.
(3) Reinforcing property:
The stress at 100% elongation and 300% elongation was measured according to JIS K6251 and the ratio M300 / M100 was determined.
(4) Abrasion resistance:
Using a Lambourn Abrasion Tester (Iwamoto Seisakusho Co., Ltd.), measured under the conditions of load 5 kg, slip rate, 25%, time 4 minutes, room temperature. expressed. It shows that it is excellent in abrasion resistance, so that a numerical value is large.
The test results are shown in Table 2 below.

Figure 2007238805
Figure 2007238805

表2の結果から、HTSをシリカ及び硫黄含有シランカップリング剤よりも前にジエン系ゴムに添加した場合には、HTSをシリカ及び硫黄含有シランカップリング剤と同時に又はシリカ及び硫黄含有シランカップリング剤よりも後に添加した場合に比べ、ペイン効果の値は小さくなり、シリカの分散が良好であることが判る。さらに、HTSとジエン系ゴムとを、シリカ及び硫黄含有シランカップリング剤の添加に先立って混練する場合、第1混練温度が100〜140℃の範囲よりも低いときには、ペイン効果の値は大きくなる。しかし、第1混練温度が100〜140℃の範囲を超えるときには、ムーニースコーチ時間が短くなるため好ましくない。また、HTSの添加量がジエン系ゴム100重量部に対し10重量部を超えると、ムーニースコーチ時間が短くなることが判る。   From the results shown in Table 2, when HTS is added to the diene rubber before the silica and sulfur-containing silane coupling agent, HTS is added simultaneously with the silica and sulfur-containing silane coupling agent or silica and sulfur-containing silane coupling. Compared with the case where it is added after the agent, the value of the Payne effect is small and it can be seen that the silica is well dispersed. Further, when the HTS and the diene rubber are kneaded prior to the addition of the silica and the sulfur-containing silane coupling agent, when the first kneading temperature is lower than the range of 100 to 140 ° C., the value of the Payne effect becomes large. . However, when the first kneading temperature exceeds the range of 100 to 140 ° C., the Mooney scorch time is shortened, which is not preferable. It can also be seen that when the amount of HTS added exceeds 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber, the Mooney scorch time is shortened.

Claims (3)

a)ジエン系ゴムと、
b)シリカと、
c)硫黄含有シランカップリング剤と、
を含むゴム組成物において、前記ジエン系ゴムと前記シリカ及び前記硫黄含有シランカップリング剤とが混練される前に、前記ジエン系ゴムが、
d)前記ジエン系ゴム100重量部に対して0.1〜10重量部の下記式:
NaO3S−S−(CH26−S−SO3Na・2H2
により表されるヘキサメチレン−1,6−ビス(チオ硫酸)二ナトリウム・二水和物と100〜140℃の温度で予め混練されていることを特徴とするゴム組成物。
a) a diene rubber;
b) silica;
c) a sulfur-containing silane coupling agent;
In the rubber composition containing the diene rubber, the diene rubber is kneaded with the silica and the sulfur-containing silane coupling agent.
d) 0.1 to 10 parts by weight of the following formula with respect to 100 parts by weight of the diene rubber:
NaO 3 S—S— (CH 2 ) 6 —S—SO 3 Na.2H 2 O
A rubber composition, which is pre-kneaded with hexamethylene-1,6-bis (thiosulfate) disodium dihydrate represented by the formula below at a temperature of 100 to 140 ° C.
前記シリカの配合量が前記ジエン系ゴム100重量部当たり30〜120重量部であり、前記硫黄含有シランカップリング剤の配合量が前記シリカの重量を基準として1〜15重量%であることを特徴とする請求項1に記載のゴム組成物。   The amount of the silica is 30 to 120 parts by weight per 100 parts by weight of the diene rubber, and the amount of the sulfur-containing silane coupling agent is 1 to 15% by weight based on the weight of the silica. The rubber composition according to claim 1. 請求項1又は2に記載のゴム組成物をタイヤトレッドに用いた空気入りタイヤ。   A pneumatic tire using the rubber composition according to claim 1 or 2 for a tire tread.
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